Как изменчивость процессов убивает автоматизацию в металлургическом цехе

Jun 18, 2023

Автоматизация не может сделать ненадежное надежным, особенно когда детали, поступающие в автоматизированную систему, не соответствуют друг другу. Вариативность — самая большая лазейка на пути к автоматизации производственного процесса. Гетти Изображения

Так много производителей изо всех сил пытаются автоматизировать, казалось бы, простые операции, но тратят месяцы на отладку и в конечном итоге в отчаянии опускают руки. В конечном итоге они удаляют автоматизацию, что часто вызывает череду споров с поставщиками систем автоматизации. Почти во всех случаях отказ может быть связан с изменчивостью деталей или отсутствием стабильности процесса, но ни одно из этих явлений не является ответственностью поставщика средств автоматизации.

В лихорадочном стремлении отрасли к автоматизации организации допускают некоторые фундаментальные ошибки, которые приводят к значительным задержкам процессов, перерасходу средств, а иногда и к полному провалу. В конечном итоге они производят несоответствующие детали или теряют производительность из-за частых неисправностей оборудования. В этих случаях автоматизация может фактически оказать негативное влияние на производительность и затраты. Хуже того, неудачи конкретных проектов выставляют автоматизацию в неоправданно плохом свете, а руководство отклоняет последующие проекты.

Производители могут избежать этого сценария, предприняв шаги по выявлению, пониманию и уменьшению того, что остается самой большой технической причиной неудач проекта: изменчивости процесса.

Изменение размеров деталей, наиболее часто упускаемый из виду и важный фактор риска для любого проекта автоматизации, включает в себя два компонента. Во-первых, это возможности процесса. Соответствуют ли детали печатным характеристикам в 100% случаев? Исследование возможностей процесса дает представление об этих возможностях и измеряется как Cpk — индекс возможностей процесса, который определяет соотношение между техническими характеристиками печати и естественной изменчивостью процесса.

Второй компонент – стабильность процесса. Остается ли процесс относительно стабильным во времени? Каждый процесс имеет некоторую естественную изменчивость, как показано в нормальных распределениях вРисунок 1 . Если центральная линия процесса в этом распределении со временем смещается, будет ли по-прежнему производиться 100% соответствующих деталей? Если поставщики средств автоматизации не предоставляют ячейку или операцию «под ключ», они обычно возлагают ответственность за стабильность процесса на производителя.

Рассмотрим процесс, в котором рулонные, выровненные и отрезанные по длине заготовки подвергаются глубокой вытяжке и обрезке. В частности, заготовки нарезаются по длине на месте из предварительно разрезанных рулонов и помещаются для загрузки в двухпозиционный волочильный и обрезной пресс с соответствующей смазкой.

Первая станция оснащена встроенными в штамп датчиками обнаружения заготовок, которые предупреждают оператора о застревании и предотвращают срабатывание, если заготовка установлена ​​неправильно. Вторая станция оснащена встроенными датчиками, которые перед обрезкой определяют, правильно ли установлена ​​формованная деталь. Сюда входит разделение обрезков и их выброс, чтобы готовую деталь можно было надежно снять и поместить на выходной конвейер.

Оператор пресса загружает каждую заготовку в пресс, включает систему смазки и вручную перемещает деталь между станциями волочения и обрезки в корзину для готовых деталей. Лом разделяется на обрезки и отправляется на конвейер.

Перед прессом расположена защитная шторка с быстрой блокировкой. Тем не менее, компания хочет автоматизировать процесс из соображений производительности и безопасности. Управление прессой — очень ответственная работа, и объем бизнеса растет.

На первый взгляд это может выглядеть как простой проект автоматизации, основанный на принципах выбора и размещения. Автоматизированная система могла бы точно помещать заготовки в матрицу, перемещать вытянутую деталь из матрицы после ее извлечения, а затем помещать ее на станцию ​​обрезки (см.фигура 2 ). Затем он мог снять готовую деталь с обрезной матрицы и поместить ее на выходной конвейер. При наличии соответствующих интерфейсов между робототехникой, датчиками и средствами управления прессом этот проект должен развиваться без проблем, верно?

Рисунок 1. Стабильный, работоспособный процесс имеет узкие распределения параметров, которые находятся в пределах ограничений спецификации процесса.